do an thep 2 xay dung

+ Chịu các tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà, vuông góc với mặt phẳng khung như gió lên tuờng hồi, lực hãm của cầu trục.. + Bảo đảm ổn định cho các cấu kiện chịu nén của kết cấu tha

ồ án Kết Cấu Thép 2: Nhà công nghiệp 1 tầng

Họ và tên sinh viên: Đặng Văn Phổ

9 Địa điểm theo TCVN-2737-95 với địa hình vùng gió IA

10 Liên kết dàn với đầu cột: Liên kết ngàm

I - NHIỆM VỤ:

Chương I: Chọn sơ đồ kết cấu

I.1- Sơ đồ khung ngang và kết cấu của nhà công nghiệp

Lựa chon sơ đồ khung ngang như hình vẽ:

L =27 m, bước khung B=6m , để đảm bảo bền vững cho kết cấu bao che

cần bố trí thêm khung chống gió ( gồm cột và xà ngang, các cột cách nhau không quá 6m)

(100 là khe hở an toàn giữa cầu trục và vì kèo )

f : khoảng cách xét đến độ võng của vì kèo và việc bố trí thanh canh dưới

- Chiều cao phần cột trên :

Htr = H2 + Hr + Hdct = 3600 +200 + 1600 =5400(mm) = 5,4m

Trong đó : Hr là chiều cao day va đệm lấy sơ bộ là 200 mm

- Chiều dài phần cột dưới:

Hd= H – Htr + H3 = 15400 – 5400 + 800 = 10800 (mm) = 10,8 m

(H3= 800 mm, là chiều sâu chôn cột dưới mặt nền)

I.2.2 Kích thước dàn.

2700 2700 2700 2700

-Chọn dàn hình thang liên kết cứng với cột

-Chiều cao đầu dàn là: h0=2200mm

- Bố trí các hệ giằng mái và hệ giằng cột

- Hệ giằng là một bộ phận trọng yếu của kết cấu nhà, có các tác dụng :

+ Bảo đảm sự bất biến hình và độ cứng không gian của kết cấu chịu lực của nhà

+ Chịu các tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà, vuông góc với mặt phẳng khung như gió lên tuờng hồi, lực hãm của cầu trục

+ Bảo đảm ổn định cho các cấu kiện chịu nén của kết cấu thanh dàn, cột vv… + Làm cho dựng lắp an toàn thuận tiện

*)Hệ thống giằng của nhà xưởng được chia làm 2 nhóm : giằng mái và giằng cột

I.3.1 - Bố trí hệ giằng mái:

- Hệ giằng ở mái bao gồm các thanh giằng bố trí trong phạm vi từ cánh dưới dàntrở lên, chúng được bố trí nằm trong các mặt phẳng cánh trên dàn mặt phẳngcánh dưới dàn và mặt phẳng đứng giữa dàn.

Giằng trong mặt phẳng cánh trên

- Giằng trong mặt phẳng cánh trên gồm các thanh chéo chữ thập trong mặt phẳng cánh trên và các thanh chống dọc nhà.Tác dụng chính của chúng là đảm bảo ổn định cho cánh trên chịu nén của dàn, tạo nên những điểm cố kết không chuyển vị ra ngoài mặt phẳng dàn Các thanh giằng chữ thập nên bố trí hai đầu khối nhiệt độ.Khi khối nhiệt độ quá dài thì bố trí thêm ở quảng giữa khối ,sao cho khoảng cảch giữa chúng không quá 50-60m Các dàn còn lại được liên kết vào các khối cứng bằng xà gồ hay sườn của tấm mái

- Thanh chống dọc nhà dùng để cố định các nút quan trọng của nhà:nút đỉnh nóc(bắt buộc), nút đầu dàn, nút dưới chân cửa trời.Những thanh chống dọc này cần thiết để đảm bảo cho độ mảnh của cánh trên trong quá trình dựng lắpkhông vượt quá 220

hÖ gi»ng c¸nh trªn tl1:250

Giằng trong mặt phẳng cánh dưới

- Giằng trong mặt phẳng cánh dưới được đặt tại các vị trí có giằng cánh

trên,nghĩa là ở 2 đầu của khối nhiệt độ & ở khoảng giữa, cách 50-60m Nó cùng với giằng cánh trên tạo nên các khối cứng không gian bất biến hình Hệ giằng cánh dưới tại đầu hồi nhà dùng làm gối tựa cho cột hồi, chịu gió thổi lên tường hồi nên còn gọi là dàn gió

- Trong những nhà xưỡng có cầu trục Q>10 tấn, hoặc có cầu trục chế độ làm việc nặng,để tăng độ cứng cho nhà, cần có thêm hệ giằng cánh dưới theo

phương dọc nhà Hệ giằng này đảm bảo sự làm việc cùng nhau giữa các khung, truyền tải trọng cục bộ tác dụng lên một khung, sang các khung lân cận Bề rộngcủa giằng thường lấy bằng chiều dài khoang đầu tiên của cánh dưới dàn Trong nhà xưỡng nhiều nhịp, hệ giằng dọc được bố trí dọc 2 hàng cột biên & tại một sốhàng cột giữa, cách nhau 60-90m theo phương bề rộng nhà

hệ giằng cánh d ới tl1:250

Hệ giằng đứng

Hệ giằng đứng đặt trong mặt phẳng cỏc thanh đứng, cú tỏc dụng cựng với cỏc giằng nằm tạo nờn khối cứng bất biến hỡnh giữ cố định & vị trớ cho dàn vỡ kốo khi dựng lắp.Thụng thường hệ giằng đứng được bố trớ tại cỏc thanh đứng đầu dàn, thanh đứng giữa dàn (hoặc dưới chõn cửa trời), cỏch nhau 10-15m theo phương dọc nhà.Theo phương dọc nhà chỳng được đặt tại cỏc gian cú giằng nằm

ở cỏnh trờn & cỏnh dưới Kết cấu chịu lực của cửa trời cũng cú cỏc hệ giằng cỏnh trờn, hệ giằng đứng như đối với dàn mỏi

hệ giằng đứng tl 1:200

I.3.2 - Bố trớ hệ giằng cột

- Hệ giằng ở cột đảm bảo sự bất biến hỡnh & độ cứng của toàn nhà theo phương

dọc, chịu cỏc tải trọng tỏc dụng dọc nhà & bảo đảm ổn định của cột

- Trong mỗi trục dọc mỗi khối nhiệt độ cần cú ớt nhất một tấm cứng,cỏc cột khỏctựa vào tõm cứng bằng cỏc thanh chống dọc.Tấm cứng cần cú 2 cột, dầm cầu trục, cỏc thanh ngang & cỏc thanh chộo chữ thập.Cỏc thanh giằng cột bố trớ suốt chiều cao của 2 cột đĩa cứng trong phạm vi đầu dàn, chớnh là hệ giằng đứng của mỏi, lớp trờn từ mặt dầm cầu trục đến mỳt gối tựa dưới của dàn kốo; Lớp dưới bờn dưới dầm cầu trục cho đến chõn cột.Cỏc thanh giằng lớp trờn đặt trong mặt phẳng trục cột;Cỏc thanh giằng lớp dưới đặt trong 2 mặt phẳng của 2 nhỏnh

- Tấm cứng phải đặt vào khoảng giữa chiều dài của khối nhiệt độ để khụng cản trở biến dạng nhiệt độ của cỏc kết dọc.Nếu khối nhiệt độ quỏ dài một tấm cứng khụng đủ để giữ cố định cho toàn bộ cỏc khung thỡ dựng 2 tấm cứng, sao cho

khoảng cách từ đầu khối đến trục tấm cứng không quá 75m và khoảng cách giữatrục hai tấm cứng không quá 50m

- Sơ đồ các thanh của tấm cứng có nhiều dạng; chéo chữ thập một tầng đơn giản nhất hoặc hai tầng khi cột cao kiểu khung cổng khi bước cột 12m hoặc khi cần làm lối đi thông qua

- Trong các gian đầu và gian cuối của khối nhiệt độ, cũng thường bố trí giằng lớp trên Giằng này tăng độ cứng dọc khung , truyền tải trọng gió từ dàn gió đến đĩa cứng Các thanh giằng lớp trên này tương đối mảnh nên có thể bố trí ở hai đầu khối mà không gây ứng suất nhiệt độ đáng kể

HÖ Gi»ng Cét tl 1:250

Chương II: TÍNH TOÁN KHUNG NGANG

II-1 - Tính tải trong tác dung lên khung

II.1.1 - Tải trọng tác dụng lên dàn

II.1.1.1 Trọng lượng mái

- Được tính toán theo cấu tạo của mái như bảng sau:

Tải trọng do các lớp mái Tải trọng tiêu

chuẩn (daN/m2)

Hệ số vượttải (n)

Tải trọng tínhtoán (daN/m2)Tấm panel sườn bêtông cốt

Vữa ximăng lót dày 1,5cm 27 1,2 32

Hai lớp gach lá nem 4cm 80 1,1 88

0.995

tt m

II.1.1.2 - Trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng

- Được tính sơ bộ theo công thức:

gđ=1.2đL = 1.2 * 0.6 * 27 *1.1= 21.28daN/m2

Trong đó: 1.2 là hệ số kể đến trọng lượng các thanh giằng

đ là hệ số trọng lượng dàn lấy bằng 0.6  0.9 lấy đ=0,6

- Trọng lượng kết cấu cửa trời

gcm = ncmLcm

để tính toán chính xác hơn ttải trọng nút dàn lấy gcm=1218, lấy gcm=15

gcmtt=15.1,1=16,5 daN/m2

Trọng lượng cánh cửa trời và bậu cửa trời

- Trọng lượng cánh cửa (kính+khung)

II.1.1.2 - Trọng lương bản thân dàn và hệ giằng

- Theo TCVN 2737-95 tải trọng tạm thời trên mái là:

Ptc=75daN/m2 mặt bằng với hệ số vượt tải np=1.3

Tải trọng tính toán phân bố đều trên đường ngang là:

-Lực tập trung tiêu chuẩn lên dàn đỡ:Ptc=1,5(A + A’)/1,2 =1882.0125KN =>

=40,04 =>Gd = 40,04.152 = 9009,056daN=90,09 kN

-Vậy lực đứng truyền xuống cột là:

V=1,5A + Gd/2=1974,397kN

V’=1,5A’=329,0625kN

II.1.2.2-Do trọng lượng dầm cầu chạy

- Tính sơ bộ theo công thức:

Gdct=dct.l2

dct(daN)

Trong đó ldct : Nhịp cầu trục tính bằng m (bằng bước cột B)

dct : Là hệ số trọng lượng dầm cầu trục dct=2437.khi Q<= 75 T

- Gdct đặt ở vai đỡ dầm cầu trục , là tải trong thường xuyên

II.1.2.3-Do áp lực đứng của bánh xe cầu chạy

- Tải trọng áp lực thẳng đứng của bánh xe cầu trục tác dụng lên cột thông qua dầm cầu trục được xác định bằng cách dùng đường ảnh hưởng của phản lực gối tựa của dầm và xếp các bánh xe của hai cầu trục sát nhau ở vào vị trí bất lợi nhất

- Cầu trục Q=50 T ; Lk = 28,5 (m)  Tra b ng VI.2 , trong ph l c v c u ảng VI.2 , trong phụ lục về cầu ụ lục về cầu ụ lục về cầu ề cầu ầu

tr c , sách Thi t k k t c u thép nh công nghi p ta có :ụ lục về cầu ết kế kết cấu thép nhà công nghiệp ta có : ết kế kết cấu thép nhà công nghiệp ta có : ết kế kết cấu thép nhà công nghiệp ta có : ấu thép nhà công nghiệp ta có : à công nghiệp ta có : ệp ta có :

Sức

trục

Q(T)

NhịpLk

(m)

H mm

Kmm

Bmm

Pc max

(T)

G(T)

Gxe (T)

khoảng cách giữa các bánh xe là 5250 mm

số bánh xe ở một bên là : n0= 2

p lực xe lên ray là: pcmax= 49 T

- Đặt các bánh xe nên ray đường ảnh hưởng của phản lực tựa

15000 15000

p p



 =(500 + 770)/2 – 490 = 145 KN

Dmin = n  nc p cminy

=1,20,85x145x3,112 = 460,264 kN (Trong đó nc=0.85 Là hệ số tổ hợp

II.1.2.4-Do lực hãm của xe con

- Lực hãm ngang tiêu chuẩn của một bánh xe tính theo công thức:

Tc1=0.05(Q+Gxe)/no=0.05(500+180)/2=17 KN ( n0 :Số bánh xe một bên cầu trục)

- Lực hãm ngang T1tc truyền lên cột thành lực T đặt vào cao trình dầm hãm, giá trị T cũng xác định bằng đường ảnh hưởng như khi xác định Dmax & Dmin

T=nc.n.T1tc.y= 0,851,217 3,112= 53,962 KN

II.1.3 - Tải trọng gió lên khung không có cột sườn tường

- Tải trọng gió được tính theo TCVN 2737-95 cho nhà công nghiệp 1 tầng 1 nhịp chiều cao nhỏ hơn 36m nên chỉ tính thành phần tĩnh của gió

- Địa điểm xây dưng Huế:  Vùng áp lực gió : II b

Ta có :

+ áp lực tốc độ gió khu vực II b là : qo=70 daN/m2

+hệ số k với địa hình che khuất 0,61 : ở độ cao 10m

0,71 : ở độ cao 15m 0,78 : ở độ cao 20m

0,91 : ở độ cao 30mNội suy ỏ độ cao 15,4 m  k = 0,715 , ở độ cao 21,6m (Điểm cao nhất của mái )

 k=0,8

+ Các hệ số khí động lấy theo bảng ghi trên hình vẽ , trong đó -0,546 là trị số c1

được nội suy với góc dốc của mái là 1/10 tương đương với góc 5.70; và -0,502

là trị số c3 được nội suy với H/L = 0,513 va B L / 5

+0,7

-0,6 -0,6 -0,6 -0,8

S

ơ đ ồ hệ số khí đ ộng

q' q

w' + mS'

w + mS

B1 B1 B1 B B B1

F 1'

F 1

Sơ đồ tải trọng gió

Tải trọng gió phân bố đều tác dụng lên cột :

+ Phía đón gió : q=nqokCB1(da/m)

n:hệ số vượt tải = 1,3

B1:khoảng cách giữa các cột tường (B1 = 5m )

c:hệ số khí đông phía đón gió:

Đổi thành tải trọng phân bô đêu suốt chiều dài tính toán của cột bằng cách nhân với hệ số  =1,1 (H=15,4m <20m)

q=1.3700,7150.851,1 = 286.286 (daN/m) =2.862KN/m

+ Phía trái gió : q’=nqokC’B1(kg/m)

q’=1.3700,7150,50251,1 =179.6(daN/m)=1.796 KN/m

 Tải trọng gió trong phạm vi mái từ đỉnh cột đến nóc mái đưa về tập trung

ở cao trình cánh dưới dàn mái: W +mS ; W’ + mS’

W=nqokBCihi

- Trong đó: hi : là chiều cao từng đoạn ứng với hệ số khí động Ci

- k : trong khoảng 15,4m đến 21,6mlấy là giá trị trung bình của 2 giá trị

II.2 - Tính nội lực khung

II.2.1 Sơ đồ tính toán của khung

R K

) D 2 N (

J  

- Trong đó: NA phản lực tựa của dàn truyền xuống

NA= V+V’= 2303,46(KN)

Dmax= 1555,377(KN)

K1 hệ số phụ thuộc vào loại cột & bước cột:

- Khi cột bậc thang bước cột 15(m) K1=3.23.8 ở đây chọn K1=3.5

R M

- Trong đó: K2 : Hê số xét đến liên kết giữa dàn & cột

Dàn liên kết cứng với cột, K2=1.21.8 ở đây lấy K2=1.7

2-Tính khung với tải trọng thường xuyên tác dụng trên xà ngang

- Tải trọng thường xuyên tác dụng lên xà : q = 85,749 KN/m

=J1/J2-1=7-1=6

 = 5.4 0,333

16, 2

tr H

M R

biểu đồ mô men hoạt tải (KN.m)

II.2.3 - Tính khung với moment cầu chạy: M max , M min

- Mmax,Mmin đồng thời tác dụng ở 2 cột, Mmax cột trái hoặc có thể cột

phải.Dưới đây xét trường hợp Mmax ở cột trái, Mmin ở cột phải

-Giải khung bằng phương pháp chuyển vị với sơ đồ xà ngang cứng vô cùng, ẩn

số chỉ còn là chuyển vị ngang của nút

Phuong trinh chinh tac r11 + R1P = 0

- Trong đó :

+ r11 là phản lực ở liên kết thân do chuyển vị đơn vị =1 gây ra ở nút trên Dấu của chuyển vị & dấu của phản lực trong liên kết thêm quy ước hướng từ tráisang phải là dương.Dùng bảng phụ lục tính được mômen & phản lực ngang ở đầu B của cột

- Mômen do chuyển vị nút trên =1 dùng công thức của bảng III-2

5, 671 6,348

B

B

B M

A R

- R1P phản lực trong liên kết gôí tựa do tải trọng ngoài gây trong hệ cơ bản

Mô men lệch tâm do cần trục (gần đúng e=hd /2=1/2=0,5m)

Dmin = 460,264(KN)

Mmax= Dmax e=777,688(KNm)

Mmin= Dminx e=230,132 (KNm)

- Để xác định nội lực do Mmax , Mmin gây ra trong hệ cơ bản ta nhân nội lực

e

M M

- Cột phải: min 230,132

0, 4662 493,6

e

M M

182,588( )

d c tr c

- Biểu đồ mômen cuối cùng :

II.2.4 - Tính khung với lực hãm ngang

- Lực T đặt ở cao trình hãm cách vai khoảng hdcc=1,8 m

- Lực T có thể tác dụng ở cột trái hay cột phải ,chiều hướng vào cột hoặc đi ra khỏi cột

- Dưới đây giải khung với trường hợp lực T dặt vào cột trái hướng từ trái sang phải Các trường hợp khác có thể suy ra từ trường hợp này

Biểu đồ mômen cuối cùng

II.2.5 - Tính với tải trọng gió:

- Ở đây tính với trường hợp gió thổi từ trái qua phải Với trường hợp gió thổi từ phải qua trái chỉ việc thay đổi vị trí cột

- Ta có biểu đồ M do =1 gây ra trong hệ cơ bản & tính được :

q’=1,796 KN/m

- Ta tính mômen & phản lực do q & q’ gây ra trong hệ cơ bản

- Đối với cột trái

2 2

Biểu đồ mômen cuối cùng

II.3 - Xác định nội lực tính toán

II.3.1 - Nguyên tắc tổ hợp tải trọng tổ hợp nội lực

Sau khi tính toán xong khung (tính được M,N,Q tại các tiết diện ) với

từng loại tải trọng , tiến hành tổ hợp tải trọng một cách bất lợi nhất để xácđịnh nội lực tính toán mà chọn tiết diện khung

Nội lực dọc N trong trong cột được xác định như khi dàn liên kết khớpvới cột , như vậy chỉ cần dồn tải trọng đứng về cột một cách thông thường ( việcxác định N bằng cách giải khung cứng , mất nhiều công mà kết quả sai kháckhông quá 1%) Phần cột trên chịu A, A’(V,V’), phần cột dưới chịu thêmDmax , Gdct và trọng lượng tường treo (nếu có)

Các kết quả giải khung được ghi vào bảng nội lực Với mỗi cột xét 4 tiếtdiện tiêu biểu , tại mỗi tiết diện ghi trị số M,N do mỗi loại tải trọng gây ra, riêngtiết diện A sát móng thì thêm giá trị lực cắt Q.Các trị số M,N,Q của mỗi loại tảitrọng (trừ trọng lượng bản thân ) được ghi làm 2 dòng, dòng trên ghi trị số đúngdùng cho tổ hợp cơ bản 1 , dòng dưới ghi trị số nhân với 0,9 dùng cho tổ hợp cơbản 2(hệ số tổ hợp 0,9)

Dựa vào bảng nội lực trên , tiến hành tổ hợp tải trọng Đối với nhà côngnghiệp , thông thường xét 2 loại tổ hợp tải trọng:

- Tổ hợp cơ bản 1: gồm tải trọng thường xuyên +1 tải trọng tạm thời x hệsố

1

- Tổ hợp cơ bản 2: gồm tải trọng thường xuyên +nhiều tải trọng tạm thời x

hệ số 0,9

Tại mỗi tiết diện cột cần tìm 3 tổ hợp tải trọng sau:

+ Tổ hợp gây momen dương lớn nhất M+

max và lực nén tương ứng+ Tổ hợp gây momen dương lớn nhất với dấu âm M-

max và lực nén tương ứng+ Tổ hợp gây lực nén lớn nhất Nmax và trị số tương ứng M+ hoặc M- Với tổhợp thứ 2 này , cần chú ý là nhiều tải trọng không gây thêm N nhưng có gây M(gió,lực hãm) thì cũng cần kể thêm vàođể cùng vối trị số Nmax có được Mmaxtương ứng lớn nhất

- Tải trọng thường xuyên luơn luơn được kể đến trong mọi trường hợp bất

kể dấu thế nào

- Khơng thể đồng thời lấy cả 2 tải trọng(3-4,5-6,7-8) cùng 1 lúc được vì ở

đĩ cĩ Dmax bên trái thì khơng thể cĩ Dmax bên phải được , đã cĩ giĩ trái thìthơi giĩ phải chhỉ chọn được1 trong 2

- Khi đã kể đến lực hãm T thì tất phải kể đến lực đứng Dmax,Dmin Dođiêù kiện làm việc thực tế của cầu trục , lực hãm T cĩ thể coi đặt vào cột nàyhay cột kia dù trên cột cĩ Dmax hay Dmin chứ khơng phải T chỉ đặt vào cột cĩDmax như thường quan niệm

Lực T cĩ thể thay đổi chiều nên các trị số nội lực sẽ mang dấu ( )

Do tính chất này mà khi đã xét tải trọng cầu trục D tất luơn cộng thêm tải trọng

T vì trị số momen sẽ luơn tăng thêm Bảng tổ hợp nội lực sau lập theo các giá trị của bảng nội lực trên Tại mõi ơcủa bảng cĩ ghi rõ số thứ tự của các tải trọng dùng trong tổ hợp để tiện tínhtốn , kiểm tra Cĩ một số ơ bỏ trắng bởi vì cặp giấ trị đĩ khơng xuất hiện

-Dựa vào bảng nội lực ta tìm ra được các cặp nội lực nguy hiểm nhất cho từngtiết diện là:

Tiết diện B:1,2,4,6,8 :M=-1030.487KNm;Ntư =2270.553KN Tiết diện A:1,3,5,8:M=-2054.2KNm;Ntu =3705.826KN

1974,397

288.911

-1974.397

204.689

2009.831

-671.79 2009

.831

81.155